工模具生产过程自动化

来源于：注塑财富网工模具生产过程自动化工模具制造者对当前工作感到非常沮丧，他们非常迫切需要将日常工作自动化，并且十分关注工模具制造的创新。他们希望只用实体造型功能便能自动地完成重复单调的工作，而且需要软件具有强大的建模功能，以便他们可以随时控制对已完成工作的修改。工模具制造者通常被告知工程变更只会"影响某些领域"，但是当他们谨慎的进行分析时，会发现其它部分也受到了影响。因而，省时，高效的方法有巨大的商机。

现如今，由于多种CAD/CAM解决方案，各种标准的数据共享使得对复杂的产品设计生成刀具轨迹的过程变得越来越繁复（如图1所示）。刀具轨迹生成过程所带来的多种问题浪费了时间、降低了效率。工模具制造者认识到，要想在今天的全球商业竞争中取得一席之地，就必须时时的为其用户提供创新的方案、卓越的品质、有竞争力的价格以及准时的交付产品。同时，为了保持他们的竞争力，许多具有领导优势的加工企业一直都在提高自身的生产力，并通过生产过程的自动化来保证加工的质量。

图1，复杂零件的加工曾经只在曲面模型中适用，

而现如今的混合建模技术可以适用于最复杂的设计

工模具制造者最初通过三种解决方式试图改进生产力：最佳方案，同步工程和协作工程。最佳方案是指在每一加工过程（或部门）选择最佳CAD/CAM解决方案，但是这个方案没有考虑到加工的上一步或下一步过程；同步工程是指生产过程的各个方面从一开始就同时进行的生产方式；协作工程是指所有的工作人员长期在一个加工部门里，在这里他们共享并处理所有复杂的生产数据，自由沟通设计和加工的全过程。这样导致的结果就是生产数据经常被遗漏和丢失，错误的数据造成错误的加工结果，最终使成本上升。

有三方面因素限制了工模具制造者贯彻任何一种解决方式。首先，工模具制造业依赖于多种供应商，但在这些供应商中缺少必要工具以便他们进行实时的协调；其次，多种软件产品的使用、工模具设计和加工的过程在任何一个阶段都需要数据的转换；第三，一个能完成从概念的设计到工模具的设计以及最终完成加工的系统需要最基础的实体建模技术。当前有一种方式无奈的应对这不可避免的工程变更：回避工模具制造业需要（IGES，STEP，VDA等文件）数据转换与复杂曲面（最高级实体造型也不可替代）所带来的问题。

多数工模具模型的数据是从上游客户处得到的。通常，当数据被引入系统时形成离散的曲面。从这点来看，制造复杂工模具所需要的是既能编辑每一个曲面又能编辑整个拓扑几何数据的软件。强大的软件工具需要有如下功能：曲面的缝补、还原、封闭间隙、修改，增加拔模，生成圆角/过渡、分模线、分模面。Cimatron公司利用革新的技术手段开发了CimatronE，CimatronE免除了当前数据处理过程中必须生成完全封闭实体的要求，开放的实体在整个过程中都可以被处理，同时可以处理封闭实体与开放曲面的混合体。当工模具制造者对离散的曲面进行布尔运算以产生的型心/型腔时，CimatronE提供两种方法，既可以将离散的曲面缝合在一起进行操作，也可以直接对整个模型执行操作而不需要缝合离散的曲面。最终结果的模型是全相关的。

设计的变更存在于设计过程中的任何一个阶段，工模具制造者必须及时有效的处理这些变更。越是接近于工程的结束阶段，由于变更所带来的时间和金钱的损失就越大。如果每一个阶段的工作都可以读入新的数据并可以自动的更新输出结果，那么在设计变更后，整个设计过程都可以自动的进行更新。这个过程要实现，要求不同的应用软件有一致数据格式的几何数据、以及共享的相关特征。老一代的实体建模系统只有在处理符合其自身格式数据的时候才能实现设计的变更，而这在当今的工模具业中是不容易实现的一种情形。

一旦设计变更不可避免的发生，新的数据不得不被加以注释、分发到每一个工作部门，整个工作过程都必须分析新的数据并测定新的数据对该工序的影响。工模具制造者们都知道工程变更（ECO）是他们工作过程中不可避免的一部分内容，即使用户以严格的数据形式传达了设计的变更，潜在的错误也经常存在。

为了帮助工模具制造者，我们开发了一种新的工具，它可以自动的数字化的比较两个模型的数据，鉴别两个模型的不同，并以图形的形式将区别反映出来，以文件的形式将变化表达出来。（如图2所示）Cimatron的QuickCompare（快速比较）工具允许工模具制造者对相关的组件和加工进行自动更新，从而最终达到设计的变更。平常长时间、不确定的CAD的设计过程被简化为片刻间就能得到清晰结果、易于管理信息的过程。

图2，Cimatron的QuickCompare（快速比较）工具

对CAD数据的设计变更进行数字化的标识和分类

QuickCompare（快速比较）只是新一代软件解决方案中的一部分，新一代软件解决方案采用的是面向过程方法，因而能够避免那些面向任务方法的缺陷，创造了工业制造中的一个新名词--全过程解决方案。CimatronE就是这样的系统。它采用一个统一的环境来管理来自各方面的参数，此外，它还可以让用户对整个工程项目进行管理和定义（PDM）。使得CAD数据、工模具设计数据和派生出的数据都实现可视化。CimatronE充分均衡了各种工业生产标准和Cimatron公司20多年来CAD/CAM业经验来完成全过程解决方案。

Cimatron的QuickElectrode（快速电极）工具是另一项面向过程解决方案的典范--这是一个对电极的自动抽取、建模、编制文档并加工的解决方案。放电加工（EDM）过程通过腐蚀金属从而获得理想的外形，各种物理因素限制了我们提高加工本身的速度。QuickElectrode（快速电极）通过迅速提取出前端CAD阶段的电极部分信息，生成分模曲面，确定一个毛坯、电极底座、夹头，然后确定放电部分，同时生成电极图纸，该软件尽可能的减少了整个放电加工过程所需要的时间。

通过使用快速电极（QuickElectrode，如图3所示），整个电极的设计就能自动的完成并可以进行优化。这种应用软件提供了一个含有CAD，CAM文件以及完整的ISO9001和QS9000文档（包括自动出图）完全相关的数据库，能够定义放电曲面，处理以放电曲面的数据设计电极分模面，利用设计模板使电极的设计过程自动化，并使电极文档完成自动化。

图3，应用Cimatron的QuickElectrode（快速电极）工具可以使电极设计，

加工自动化，电极文档完成自动化

工模具制造者现在有了一个真正的融实体、曲面以及线框造型功能为一体的混合建模环境，允许他们修正数据输入的问题，完成工模具设计全过程。结合特殊的面向工模具制造软件，可以使制造者充分协调工模具设计和制造的时间，避免重复劳动，生产高质量的产品。借助自动程序处理软件来自动处理重复工作，可以使制造者节省大量的时间。这样就使生产商直接增加财力，进而扩张，争取到质量上的主动。如今，工模具制造商们是CimatronE显著推动生产力的见证人。

利用全过程解决方案不仅使制造商们能够顺利的完成他们设计工程中的所有方面，还能使他们避免重复劳动。这样，工程师们的技术能够发挥到工序中有创造性的部分，而不是浪费在琐事上。如果制造者们能够将他们更多的时间用于处理工模具制造中的难点，那么他们就能够生产出少有瑕疵的高质量的产品。当然，制造者们并不是指望CAD/CAM软件能够自动完成所有的工作，但确实有那么一种软件能自动完成部分工作，从而给制造者们留下创造的空间。

今天，在全部的工作过程中，制造